Neurono citoskeletas: dalys ir funkcijos

Citozas yra trimatis visų eukariotų ląstelių darinys, todėl jį galima rasti neuronuose.

Nors jis nedaug skiriasi nuo kitų somatinių ląstelių, neuronų citoskeletas turi kai kurias savo ypatybes, be to, jie yra svarbūs, kai turi defektų, kaip yra Alzheimerio ligos atveju.

Toliau pamatysime tris gijų rūšis, sudarančias šią struktūrą, jų ypatumus likusių citoskeletų atžvilgiu ir kaip tai veikia Alzheimerio liga.

• Susijęs straipsnis: "Kokios yra neurono dalys?"

Neurono citoskeletas

Citozas yra vienas iš eukariotinių ląstelių elementųtai yra tie, kurie turi apibrėžtą branduolį, struktūrą, kurią galima pastebėti gyvūnų ir augalų ląstelėse. Ši struktūra iš esmės yra vidinis pastolis, ant kurio remiasi organeliai, sutvarkantys citozolį ir jame esančias pūsleles, tokias kaip lizosomos.

Neuronai yra eukariotinės ląstelės, kurios specializuojasi formuojant ryšius su kitais ir sudarant nervų sistema ir, kaip ir bet kurios kitos eukariotinės ląstelės, turi neuronai citoskeletas. Struktūriškai kalbant, neurono citoskeletas nedaug skiriasi nuo bet kurios kitos ląstelės, turinčios mikrovamzdelių, tarpinių gijų ir aktino gijų.

Žemiau pamatysime kiekvieną iš šių trijų gijų ar vamzdelių tipų, nurodydami, kuo neurono citoskeletas skiriasi nuo kitų somatinių ląstelių.

Mikrovamzdeliai

Neurono mikrovamzdeliai labai nesiskiria nuo tų, kuriuos galima rasti kitose kūno ląstelėse. Pagrindinę jo struktūrą sudaro 50 kDa tubulino subvieneto polimeras, kuris prisukamas taip, kad susidarytų tuščiaviduris vamzdis, kurio skersmuo yra 25 nanometrai.

Yra du tubulino tipai: alfa ir beta. Abu šie baltymai nėra labai skirtingi vienas nuo kito, jų sekos panašumas yra artimas 40%. Būtent šie baltymai sudaro tuščiavidurį vamzdelį, formuodami protofilamentus, kurie susijungia į šoną ir taip suformuoja mikrovamzdelį.

Tubulinas yra svarbi medžiaga, nes jo dimeriai yra atsakingi už dviejų guanozino trifosfato (GTP) molekulių sujungimą, dimerai, galintys atlikti fermentinį aktyvumą tose pačiose molekulėse. Per šią GTPase veiklą ji dalyvauja formuojant (surenkant) ir išardant (išardant) pačių mikrovamzdelių, suteikiant lankstumą ir galimybę modifikuoti citoskeleto struktūrą.

Aksono mikrovamzdeliai ir dendritai nėra tęstiniai su ląstelės kūnu, taip pat jie nėra susieti su jokiu matomu MTOC (mikrovamzdelių organizavimo centru). Aksoninių mikrovamzdelių ilgis gali būti 100 μm, tačiau jų poliškumas yra vienodas. Priešingai, dendritų mikrovamzdeliai yra trumpesni, jiems būdingas mišrus poliškumas, o tik 50% jų mikrovamzdelių yra orientuoti į galą, nutolusį nuo ląstelės kūno.

Nors neuronų mikrovamzdeliai susideda iš tų pačių komponentų, kuriuos galima rasti kitose ląstelėse, reikia pažymėti, kad jie gali turėti tam tikrų skirtumų. Smegenų mikrovamzdeliuose yra skirtingų izotipų tubulinų ir su jais susijusių įvairių baltymų. Kas daugiau, mikrovamzdelių sudėtis skiriasi priklausomai nuo vietos neurone, Kaip aksonai bangos dendritai. Tai rodo, kad smegenų mikrovamzdeliai gali specializuotis atliekant įvairias užduotis, priklausomai nuo unikalios neurono teikiamos aplinkos.

Tarpiniai gijos

Kaip ir mikrotubulėse, tarpinės gijos yra tiek pat neuroninės citostruktūros, kaip ir bet kurios kitos ląstelės, komponentai. Šie siūlai vaidina labai įdomų vaidmenį nustatant ląstelės specifiškumo laipsnį, be to, naudojami kaip ląstelių diferenciacijos žymenys. Išvaizda šios gijos primena virvę.

Kūne yra iki penkių tipų tarpinių gijų, išdėstytų nuo I iki V, ir kai kuriuos iš jų galima rasti neurone:

I ir II tipo tarpinės gijos yra keratino pobūdžio ir jas galima rasti įvairiuose deriniuose su kūno epitelio ląstelėmis.. Priešingai, III tipo ląstelių galima rasti mažiau diferencijuotose ląstelėse, tokiose kaip glijos ląstelės ar pirmtakai. neuronų ląstelės, nors jos taip pat buvo pastebėtos labiau susiformavusiose ląstelėse, pavyzdžiui, tose, kurios sudaro lygiuosius raumenų audinius, ir astrocituose. subrendęs.

IV tipo tarpinės gijos yra būdingos neuronams, pateikdamos bendrą modelį tarp egzonų ir intronų., kurie gerokai skiriasi nuo trijų ankstesnių tipų. V tipas yra tie, kurie randami branduolio sluoksniuose, sudarantys ląstelės branduolį supančią dalį.

Nors šie penki skirtingi tarpinių gijų tipai yra daugiau ar mažiau būdingi tam tikroms ląstelėms, verta paminėti, kad nervų sistemoje yra jų įvairovė. Nepaisant molekulinio heterogeniškumo, visi tarpiniai gijos eukariotinėse ląstelėse yra Jie, kaip minėjome, yra pluoštai, panašūs į virvę, kurių skersmuo yra nuo 8 iki 12 nanometrų.

Neuroninės gijos gali būti šimtai mikrometrų ilgio, be to, turi iškyšas šoninių rankų forma. Priešingai, kitose somatinėse ląstelėse, tokiose kaip glia ir ne neuronų ląstelės, šios gijos yra trumpesnės, be šoninių rankų.

Pagrindinį tarpinių gijų tipą, kurį galima rasti mielino mielonuose, sudaro trys baltymų subvienetai, sudarantys tripletą: didelės molekulinės masės subvienetas (NFH, 180–200 kDa), vidutinės molekulinės masės subvienetas (NFM, 130–170 kDa) ir mažos molekulinės masės subvienetas (NFL, 60–70 kDa). kDa). Kiekvieną baltymo subvienetą koduoja atskiras genas. Šie baltymai yra tie, kurie sudaro IV tipo gijas, kurios yra išreikštos tik neuronuose ir turi būdingą struktūrą.

Nors nervų sistemai būdingi IV tipas, joje taip pat galima rasti kitų gijų. Vimentinas yra vienas iš baltymų, kurie sudaro III tipo gijas, esančių įvairiausiose ląstelėse, įskaitant fibroblastus, mikroglijas ir lygiųjų raumenų ląsteles. Jų taip pat yra embrioninėse ląstelėse, kaip glijos ir neuronų pirmtakai. Astrocituose ir Schwanno ląstelėse yra rūgštinio fibrilinio glijos baltymo, kuris yra III tipo gijos.

Aktino mikrofilamentai

Aktino mikrofilamentai yra seniausi citoskeleto komponentai. Jie susideda iš 43 kDa aktino monomerų, kurie yra sutvarkyti taip, lyg jie būtų dvi karoliukų stygos, kurių skersmuo yra nuo 4 iki 6 nanometrų.

Aktino mikrofilamentų galima rasti neuronuose ir glijos ląstelėse, tačiau jų yra ypač koncentruotas presinapsiniuose terminaluose, dendritiniuose stuburuose ir augimo kūgiuose nervinis.

Kokį vaidmenį Alzheimerio liga vaidina neuronų citoskeletas?

Jis buvo rastas ryšys tarp beta-amiloidinių peptidų, plokštelių komponentų, kaupiamų smegenyse sergant Alzheimerio liga, buvimoir greitas neuronų citoskeleto dinamikos praradimas, ypač dendrituose, kur gaunamas nervinis impulsas. Kadangi ši dalis yra ne tokia dinamiška, informacijos perdavimas tampa ne toks efektyvus, be to, mažėja sinapsinis aktyvumas.

Sveikame neurone jo citoskeletas susideda iš aktino gijų, kurios, nors ir įtvirtintos, turi tam tikrą lankstumą. Kad būtų suteiktas būtinas dinamiškumas, kad neuronas galėtų prisitaikyti prie aplinkos reikalavimų yra baltymas kofilinas 1, kuris yra atsakingas už aktino gijų pjovimą ir jų atskyrimą vienetų. Taigi, struktūra keičia formą, tačiau, jei kofilinas 1 fosforilinamas, tai yra, pridedamas fosforo atomas, jis nustoja veikti tinkamai.

Įrodyta, kad beta amiloidinių peptidų poveikis sukelia padidintą kofilino 1 fosforilinimą. Dėl to citoskeletas praranda dinamiškumą, nes aktino gijos stabilizuojasi, o struktūra praranda lankstumą. Dendritiniai stuburai praranda funkciją.

Viena iš priežasčių, sukeliančių kofilino 1 fosforilatą, yra tai, kai fermentas ROCK (Rho-kinazė) veikia jį. Šis fermentas fosforilina molekules, skatindamas arba deaktyvuodamas jų aktyvumą, ir tai būtų viena iš Alzheimerio ligos simptomų priežasčių, nes dezaktyvuoja kofiliną 1. Siekiant išvengti šio poveikio, ypač ankstyvosiose ligos stadijose, yra vaistas "Fasucil", kuris slopina šio fermento veikimą ir neleidžia kofilinui 1 prarasti savo funkcijos.

Bibliografinės nuorodos:

• Molina, Y.. (2017). Citoskeletas ir neurotransmisija. Pūslelių pernašos ir sintezės molekulinės bazės ir baltymų sąveika neuroendokrininiame modelyje. UMH daktaro žurnalas. 2. 4. 10.21134 / doctumh.v2i1.1263.
• Kirkpatrick LL, Brady ST. Neuroninio citoskeleto molekuliniai komponentai. In: Siegel GJ, Agranoff BW, Albers RW ir kt., Redaktoriai. Pagrindinė neurochemija: molekuliniai, ląsteliniai ir medicininiai aspektai. 6-asis leidimas. Filadelfija: Lippincott-Raven; 1999. Galima įsigyti iš: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK28122/
• Skubėti, T. ir kt. (2018) Sinaptotoksiškumas sergant Alzheimerio liga susijęs su aktino citoskeleto reguliavimu dinamika per kofilino 1 fosforilinimą. The Journal of Neuroscience doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1409-18.2018